EP0677646A1 - Zusammenführung zweier im wesentlichen senkrecht zueinander angeordneter abgasführender Leitungen - Google Patents
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- EP0677646A1 EP0677646A1 EP95103293A EP95103293A EP0677646A1 EP 0677646 A1 EP0677646 A1 EP 0677646A1 EP 95103293 A EP95103293 A EP 95103293A EP 95103293 A EP95103293 A EP 95103293A EP 0677646 A1 EP0677646 A1 EP 0677646A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
- E04H12/28—Chimney stacks, e.g. free-standing, or similar ducts
Definitions
- the invention relates to a merging of two exhaust gas-carrying lines arranged essentially perpendicular to one another.
- EP 0 309 792 B1 discloses a gas turbine system with a downstream heat recovery steam generator, in which a junction for two exhaust gas-carrying lines is arranged.
- the known merger brings together the exhaust gas flow from a high-pressure and low-pressure heat recovery steam generator connected downstream of a gas turbine and the exhaust gas flow from a bypass line which branches off before the aforementioned low-pressure heat recovery steam generator.
- the two merged exhaust gas flows are discharged into the atmosphere through a chimney.
- a disadvantage of the known merging is that the exhaust gas flows introduced in the two exhaust gas-carrying lines are not completely mixed in the merging and consequently strong "streak formation" occurs in the exhaust gas line arranged downstream of the merging.
- the object of the invention is therefore to provide a combination which avoids the aforementioned disadvantages.
- the jacket plate 6 of the closed line end 5 has a round shape, the center of which is preferably at a distance X axially parallel to the longitudinal axis of the line 2 and then tapers tangentially to the corresponding side wall of the line 3.
- the jacket plate 6 of the merging 1 can be designed differently instead of partially round with a spiral curve and / or the openings 4 in the line 2 or be provided with opening cross sections of different sizes, which cause that escaping exhaust gas has the optimal exit speed for the mixing process.
- the longitudinal axes of the exhaust gas-carrying lines 2 and 3 are preferably in the center of each other.
- a gas turbine system with downstream heat recovery steam generator 11 is shown schematically. Only the gas turbine 9 of the gas turbine system is shown.
- the waste heat steam generator 11 is connected to the gas turbine 9 through the flue gas duct 10.
- the bypass line (exhaust gas line) 3 is arranged between the gas turbine 9 and the waste heat steam generator 11 and opens into the exhaust gas-carrying line 2 during the merging 1. This is arranged between the heat recovery steam generator 11 and the chimney 15.
- control or shut-off device 13 and 14 is open and control or shut-off device 12 is closed.
- the inventive design of the junction 1 mixes the two exhaust gas streams with different temperatures to form a homogeneous, common exhaust gas stream.
- the control or shut-off devices 12, 13 and 14 are regulated or set according to the operating state of the heat recovery steam generator 11.
- the first exhaust gas-conducting line 3 which is preferably deflected in the flow direction by 90 °, is guided after the deflection through the end plate 7 of the comprehensive line end 5 of the axially parallel, second exhaust gas-conducting line 2.
- a plurality of openings 4 are arranged which are evenly distributed over the circumference of the line 3. Their dimensions are chosen so that the exiting exhaust gas has the optimal exit speed for the mixing process.
- the fifth shows a junction 1, in which the first exhaust gas-carrying line 3 is closed with a front plate 7 after the deflection, which is preferably 90 °, with several in front of the front plate 7 being evenly distributed over the circumference of the line 3 Openings 4 are arranged and that the second exhaust gas-carrying line 2 comprises the first, deflected line 3 after the deflection and is parallel to the axis.
- the dimensions of the openings 4 are chosen so that the exiting exhaust gas has the optimal exit temperature for the mixing process.
- the openings 4 of the merging 1 corresponding to FIGS. 4 and 5 can of course be designed differently or have passage cross sections of different sizes.
Abstract
Zusammenführung zweier im wesentlichen senkrecht zueinander angeordneter abgasführender Leitungen (2,3), wobei die erste abgasführende Leitung (2) von einer zweiten abgasführenden Leitung (3) vorzugsweise mittig und unmittelbar vor deren abgeschlossenem Leitungsende (5) durchquert wird, die innerhalb der ersten abgasführenden Leitung (2) mit mehreren gleichmäßig über deren Umfang verteilten Öffnungen (4) versehen ist, wobei deren Abmessungen so gewählt sind, daß das austretende Abgas die für den Mischvorgang optimale Austrittsgeschwindigkeit aufweist. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft eine Zusammenführung zweier im wesentlichen senkrecht zueinander angeordneter abgasführender Leitungen.
- Derartige Zusammenführungen sind an sich bekannt. Durch die EP 0 309 792 B1 ist eine Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampferzeuger bekannt geworden, in dem eine Zusammenführung für zwei abgasführende Leitungen angeordnet ist. Die bekannt gewordene Zusammenführung führt den Abgasstrom aus einem, einer Gasturbine nachgeschaltetem, Hoch- und Niederdruck-Abhitzedampferzeuger und den Abgasstrom aus einer Bypassleitung, die vor vorgenanntem Niederdruck-Abhitzedampferzeuger abzweigt, zusammen. Die beiden zusammengeführten Abgasströme werden durch einen Kamin in die Atmosphäre abgeleitet. Nachteilig bei der bekannten Zusammenführung ist jedoch, daß die in den zwei abgasführenden Leitungen herangeführten Abgasströme in der Zusammenführung nicht vollständig vermischt werden und demzufolge in der von der Zusammenführung stromabwärts angeordneten Abgasleitung starke "Strähnenbildung" auftritt. Dies bedeutet, daß über den Leitungsquerschnitt gesehen kein homogen vermischter Abgasstrom vorhanden ist, sondern Abgassträhnen bzw. Abgasströmungen unterschiedlicher Temperatur und Dichte auftreten können. Als Folge hiervon treten unterschiedliche Wärmespannungen und demzufolge unerwünschte lokale Längenausdehnungen und Deformationen an der gemeinsamen Abgasleitung auf.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zusammenführung zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
- Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 oder 2 gelöst.
- Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 3 bis 7 zu entnehmen.
- Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich u.a. die folgenden Vorteile:
- a) Weitestgehend gleichmäßige Temperatur- und Stromdichteverteilung des Abgasstromes innerhalb der von der Zusammenführung stromabwärts angeordneten Abgasleitung.
- b) Einfache, kostengünstige Konstruktion der Zusammenführung.
- Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Zeichnungen wie folgt näher erläutert:
Es zeigt: - Fig. 1
- eine in Schrägansicht dargestellte, aufgeschnittene Zusammenführung für zwei abgasführende Leitungen, die im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind
- Fig. 2
- ein Querschnitt der Zusammenführung entsprechend Fig. 1
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampferzeuger, Abgas- und Bypassleitung mit Zusammenführung
- Fig. 4
- eine weitere Ausführungsform einer Zusammenführung für zwei abgasführende Leitungen in Schrägansicht
- Fig. 5
- eine weitere Ausführungsform einer Zusammenführung für zwei abgasführende Leitungen in Längsansicht
- Das Mantelblech 6 des abgeschlossenen Leitungsendes 5 weist eine runde Form auf, dessen Mittelpunkt vorzugsweise im Abstand X achsparallel zur Längsachse der Leitung 2 liegt und anschließend tangential auf die entsprechende Seitenwand der Leitung 3 zuläuft. Abweichend zu Fig. 1 und 2 kann das Mantelblech 6 der Zusammenführung 1 anstatt teilweise rund auch mit' einer spiralförmigen Kurve und/oder die Öffnungen 4 in der Leitung 2 andersartig ausgebildet bzw. mit jeweils unterschiedlich großen Öffnungsquerschnitten versehen sein, die bewirken, daß das austretende Abgas die für den Mischvorgang optimale Austrittsgeschwindigkeit aufweist.
- Die Längsachsen der abgasführenden Leitungen 2 und 3 stehen vorzugsweise mittig zueinander.
- In Fig. 3 ist eine Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampferzeuger 11 schematisch dargestellt. Von der Gasturbinenanlage ist lediglich die Gasturbine 9 dargestellt. Der Abhitzedampferzeuger 11 ist durch den Rauchgaskanal 10 mit der Gasturbine 9 verbunden. Zwischen der Gasturbine 9 und dem Abhitzedampferzeuger 11 ist die Bypass-Leitung (Abgas-Leitung) 3 angeordnet, die bei der Zusammenführung 1 in die abgasführende Leitung 2 mündet. Diese ist zwischen Abhitzedampferzeuger 11 und dem Kamin 15 angeordnet. Im Normal betrieb durchströmt das heiße Abgas aus der Gasturbine 9 den Abhitzedampferzeuger 11 und wird anschließend über die Abgas-Leitung 2 und den Kamin 15 ins Freie abgeführt. In diesem Fall ist Regel- bzw. Absperrorgan 13 und 14 geöffnet und Regel- bzw. Absperrorgan 12 geschlossen. Im Teillastbetrieb des Abhitzedampferzeugers 11 wird ein Teil des heißen Abgases oder im Anfahrbetrieb das gesamte Abgas aus der Gasturbine 9 durch die Bypass-Leitung (Abgasleitung) 3 und durch die innerhalb der Zusammenführung 1 befindlichen Öffnungen 4 der Leitung 2 zugeführt, gegebenenfalls mit dem Abgasstrom der Leitung 2 vermischt und durch den Kamin 15 ins Freie geleitet. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Zusammenführung 1 werden die beiden Abgasströme mit unterschiedlichen Temperaturen zu einem homogenen, gemeinsamen Abgasstrom vermischt. Die Regel- bzw. Absperrorgane 12, 13 und 14 werden dem Betriebszustand des Abhitzedampferzeugers 11 entsprechend geregelt bzw. gestellt.
- Fig. 4. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die erste abgasführende Leitung 3, die in Strömungsrichtung vorzugsweise um 90° umgelenkt ist, nach der Umlenkung durch das Stirnblech 7 des umfassenden Leitungsendes 5 der achsparallelen, zweiten abgasführenden Leitung 2 geführt. Unmittelbar vor dem Stirnblech 7 sind mehrere gleichmäßig über dem Umfang der Leitung 3 verteilte Öffnungen 4 angeordnet. Deren Abmessungen sind so gewählt, daß das austretende Abgas die für den Mischvorgang optimale Austrittsgeschwindigkeit aufweist.
- In Fig. 5 ist eine Zusammenführung 1 zu sehen, bei der die erste abgasführende Leitung 3 nach der Umlenkung, die vorzugsweise 90° beträgt, mit einem Stirnblech 7 verschlossen ist, wobei unmittelbar vor dem Stirnblech 7 mehrere gleichmäßig über dem Umfang der Leitung 3 verteilte Öffnungen 4 angeordnet sind und daß die zweite abgasführende Leitung 2 die erste, umgelenkte Leitung 3 nach der Umlenkung achsparallel umfaßt und durchgehend ist. Die Abmessungen der Öffnungen 4 sind so gewählt, daß das austretende Abgas die für den Mischvorgang optimale Austrittstemperatur aufweist.
- Die Öffnungen 4 der Zusammenführung 1 entsprechend Fig. 4 und 5 können selbstverständlich andersartig ausgebildet sein bzw. jeweils unterschiedlich große Durchlaßquerschnitte aufweisen.
-
- 1
- Zusammenführung
- 2
- Leitung
- 3
- Leitung (Bypassleitung)
- 4
- Öffnungen
- 5
- Leitungsende
- 6
- Mantelblech
- 7
- Stirnblech
- 8
- Einmündungsraum
- 9
- Gasturbine
- 10
- Rauchgaskanal
- 11
- Abhitzedampferzeuger
- 12
- Regel-/Absperrorgan
- 13
- Regel-/Absperrorgan
- 14
- Regel-/Absperrorgan
- 15
- Kamin
Claims (7)
- Zusammenführung zweier im wesentlichen senkrecht zueinander angeordneter, abgasführender Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abgasführende Leitung (3) von einer zweiten abgasführenden Leitung (2) vorzugsweise mittig und unmittelbar vor deren abgeschlossenem Leitungsende (5) durchquert wird, die innerhalb der ersten abgasführenden Leitung (3) mit mehreren gleichmäßig über deren Umfang verteilten Öffnungen (4) versehen ist, wobei deren Abmessungen so gewählt sind, daß das austretende Abgas die für den Mischvorgang optimale Austrittsgeschwindigkeit aufweist.
- Zusammenführung zweier im wesentlichen senkrecht zueinander angeordneter, abgasführender Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abgasführende Leitung (3), die in Strömungsrichtung vorzugsweise um 90° umgelenkt ist, nach der Umlenkung durch das Stirnblech (7) des umfassenden Leitungsendes (5) der achsparallelen, zweiten abgasführenden Leitung (2) geführt ist und unmittelbar vor dem Stirnblech (7) mit mehreren gleichmäßig über deren Umfang verteilten Öffnungen (4) versehen ist, wobei deren Abmessungen so gewählt sind, daß das austretende Abgas die für den Mischvorgang optimale Austrittsgeschwindigkeit aufweist.
- Zusammenführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abgasführende Leitung (3) nach der Umlenkung mit einem Stirnblech (7) verschlossen ist, wobei unmittelbar vor dem Stirnblech (7) mehrere gleichmäßig über den Umfang der Leitung (3) verteilte Öffnungen (4) angeordnet sind und daß die zweite abgasführende Leitung (2) die erste, umgelenkte Leitung (3) nach der Umlenkung achsparallel umfaßt und durchgehend ist.
- Zusammenführung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4) jeweils unterschiedlich große Öffnungsquerschnitte aufweisen.
- Zusammenführung nach Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4) jeweils axial verlaufende Schlitze sind.
- Zusammenführung nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelblech (6) des abgeschlossenen Leitungsendes (5) eine runde Form aufweist, dessen Mittelpunkt vorzugsweise im Abstand X achsparallel zur Längsachse der Leitung (2) liegt und anschließend tangential auf die entsprechende Seitenwand der Leitung (3) zuläuft.
- Zusammenführung nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelblech (6) des Leitungsendes (5) entsprechend einer spiralförmigen Kurve ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4408925 | 1994-03-16 | ||
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